西南某地红壤中铯的吸附动力学研究

摘要

能源的短缺已成为制约国民经济发展的瓶颈，我国已把发展核电作为解决能源问题的重要途径。随着核技术尤其是核电站的迅猛发展，不可避免地产生大量放射性废物，势必产生潜在的环境问题。同时，随着核军事工业的长期运转，有一部分核设施已经到了退役的阶段，如果使其任意堆放就可能对环境造成潜在污染。 <'134>Cs，<'137>Cs是核裂变的主要产物之一，通过大气沉降的方式进入地表以及通过水的排放进入环境，影响农业环境并通过食物链进入人体分布在全身肌肉和肝脏中，不易被排出体外，它在肌肉中的半衰期为70年，是环境质量评估的重要因素。 本文主要针对西南某地红壤特性，模拟大气降雨条件，采用静态法和动态法开展该土壤中铯的吸附动力学研究，依此确定铯在土壤中的迁移特性以及吸附机制，进而为含铯废物处置场的选址提供依据。实验得出结论如下： 1、通过静态实验法确定了铯在供试样品中的等温吸附方程。等温吸附方程可以用Freundilich方程很好的描述。在pH值等于4、6、8、10时的饱和吸附容量分别是26.38 mg/g、28.62 mg/g、31.57 mg/g、34.85 mg/g。 2、通过动态实验法研究了不同pH吸附液、不同浓度吸附液、不同吸附液流速、不同土壤粒度(粒径)、共存竞争离子对红壤样品吸附CsCs<'+>的情况，结果表明Cs<'+>在供试样品土壤中的动态饱和吸附量随着吸附液pH的增大而增大，随吸附液浓度的增大而增大；随着土壤颗粒度(粒径)的增大而减小，随竞争K<'+>浓度的增大而减小。流速对Cs<'+>在土壤中的最大吸附量的影响无明显相关性。 3、采用常用的一级反应动力学方程、Elovich方程、抛物线扩散方程和双常数速率方程这四个方程对该红壤样品吸附Cs<'+>的过程进行了拟和。结果表明土壤吸附Cs<'+>的过程用Elovich方程拟和较好，其次是一级动力学方程。 4、拟和了动态饱和吸附量和影响动态饱和吸附量的主要因素：pH、浓度和粒径的回归方程，线性良好。 5、通过对该红壤样品的X射线衍射显示，样品的主要成分是蒙脱石、伊利石、石英以及长石。其百分比含量依次是40﹪，19﹪，28﹪和13﹪。由于石英不吸附Cs<'+>，故该红壤样品主要是蒙脱石、伊利石和长石对Cs<'+>的吸附。

目录

文摘

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第一章引言

1.1研究意义

1.2土壤中元素的吸附动力学研究现状

1.3铯的研究现状

1.3.1铯的测定方法研究现状

1.3.2铯的吸附动力学研究现状

1.4研究内容和技术路线

1.4.1研究内容

1.4.2技术路线

第二章实验材料与方法

2.1实验部分

2.1.1土壤样品的采集与制备

2.1.2实验仪器与试剂

2.1.3分析方法

2.1.4实验方法

第三章红壤中铯的吸附实验研究

3.1静态吸附实验研究

3.1.1铯在红壤上的等温吸附

3.1.2不同pH值下饱和吸附量的测定

3.2动态吸附实验研究

3.2.1吸附液pH值对吸附的影响

3.2.2吸附液初始浓度对吸附的影响

3.2.3操作流速对吸附的影响

3.2.4土壤粒度对吸附的影响

3.2.5共存离子对吸附的影响

第四章红壤中铯的吸附动力学方程选取和拟合

4.1可供拟合的动力学方程

4.2不同条件下动力学方程对实验结果的拟合

4.2.1不同pH下的各方程的拟合结果

4.2.2不同初始浓度下的各方程的拟合结果

4.2.3不同操作流速下的各方程的拟合结果

4.2.4不同粒度下的各方程的拟合结果

4.2.5不同K+浓度下的各方程的拟合结果

4.2.6动态饱和吸附量与各影响因素的多元回归方程拟合

第五章铯在红壤中的吸附机理探讨

5.1铯离子交换反应机理

5.2土壤矿物对铯的吸附机理

结论

致谢

参考文献